Question

2．已知f（x）是定義在R上的奇函數(shù)，當(dāng)x∈[0，+∞）時(shí)，f（x）=2^x+x-m（m為常數(shù)）．
（1）求常數(shù)m的值．
（2）求f（x）的解析式．
（3）若對(duì)于任意x∈[-3，-2]，都有f（k•4^x）+f（1-2^x+1）＞0成立，求實(shí)數(shù)k的取值范圍．

Answer 1

分析 （1）f（x）為定義在R上的奇函數(shù)，從而有f（0）=0，進(jìn)而可求出m=1；
（2）根據(jù)（1）得到，x≥0時(shí)，f（x）=2^x+x-1，根據(jù)f（x）為奇函數(shù)，可設(shè)x＜0，-x＞0，這樣便可求出x＜0時(shí)的解析式，從而便可得出f（x）的解析式；
（3）容易判斷x≥0時(shí)，f（x）為增函數(shù)，進(jìn)而得出x＜0時(shí)，f（x）為增函數(shù)，而f（0）=0，從而可得出f（x）在R上單調(diào)遞增，這樣便可由f（k•4^x）+f（1-2^x+1）＞0得出$k＞\frac{-1+{2}^{x+1}}{{4}^{x}}$，可設(shè)$y=\frac{-1+{2}^{x+1}}{{4}^{x}}，x∈[-4，-2]$，化簡(jiǎn)得到$y=-[（\frac{1}{2}）^{x}]^{2}+2•（\frac{1}{2}）^{x}$，而配方即可求出該函數(shù)在[-4，-2]上的最大值，從而得出k的取值范圍．

解答 解：（1）∵f（x）是奇函數(shù)，且定義域?yàn)镽；
∴f（0）=0；
∵當(dāng)x≥0時(shí)，f（x）=2^x+x-m（m為常數(shù)）；
∴f（0）=1-m，∴1-m=0；
∴m=1；
（2）由（1）知，m=1；
∴當(dāng)x≥0時(shí)，f（x）=2^x+x-1；
設(shè)x＜0，則-x＞0，且f（x）為奇函數(shù)，所以：
f（-x）=2^-x-x-1=-f（x）；
∴f（x）=-2^-x+x+1；
∴$f（x）=\left\{\begin{array}{l}{2^x}+x-1，x≥0\\-{2^{-x}}+x+1，x＜0\end{array}\right.$；
（3）因?yàn)楫?dāng)x變大時(shí)，2^x變大，x-1變大，所以2^x+x-1的值也變大；
所以f（x）在[0，+∞）上是增函數(shù)且左端點(diǎn)為原點(diǎn)；
因?yàn)椋琭（x）是奇函數(shù)，且f（0）=0；
所以f（x）在（-∞，0）上也是增函數(shù)，且右端點(diǎn)是原點(diǎn)；
所以f（x）在R上是增函數(shù)；
∵f（x）是奇函數(shù)；
∴f（k•4^x）+f（1-2^x+1）＞0等價(jià)于f（k•4^x）＞-f（1-2^x+1），等價(jià)于f（k•4^x）＞f（-1+2^x+1）；
∵f（x）在R上是增函數(shù)；
∴f（k•4^x）＞f（-1+2^x+1）等價(jià)于k•4^x＞-1+2^x+1；
∵4^x＞0∴k•4^x＞-1+2^x+1等價(jià)于$k＞\frac{{-1+{2^{x+1}}}}{4^x}$；
∴f（k•4^x）+f（1-2^x+1）＞0對(duì)x∈[-3，-2]恒成立等價(jià)于$k＞{（\frac{{-1+{2^{x+1}}}}{4^x}）_{max}}$；
設(shè)y=$\frac{{-1+{2^{x+1}}}}{4^x}，x∈[-3，-2]$；
∴$y=\frac{{-1+{2^{x+1}}}}{4^x}=-\frac{1}{4^x}+\frac{2}{2^x}=-{[{（\frac{1}{2}）^x}]^2}+2{（\frac{1}{2}）^x}$=$-[（\frac{1}{2}）^{x}-1]^{2}+1$；
x∈[-3，-2]，∴$（\frac{1}{2}）^{x}∈[4，8]$；
∴$（\frac{1}{2}）^{x}=4$時(shí)，y取最大值-8；
∴k＞-8；
即實(shí)數(shù)k的取值范圍為（-8，+∞）．

點(diǎn)評(píng) 考查奇函數(shù)的定義，奇函數(shù)在原點(diǎn)有定義時(shí)，原點(diǎn)處的函數(shù)值為0，根據(jù)奇函數(shù)定義求函數(shù)解析式的方法，指數(shù)函數(shù)和一次函數(shù)的單調(diào)性，以及增函數(shù)的定義，分段函數(shù)單調(diào)性的判斷方法，配方法求函數(shù)最大值的應(yīng)用．